煤礦主井提升機的選型設計-畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　礦井提升運輸是采煤生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，井下各工作面采掘下來的煤或矸石，由運輸設備經(jīng)井下巷道運到井底車場，然后再用提升設備提至地面。人員的升降，材料、設備的輸送，也都要通過運輸設備來完成?！斑\輸是礦井的動脈，提升是咽喉”形象地描述了礦井提升運輸系統(tǒng)的工作過程與重要作用。</p><p>　　現(xiàn)階段我國

2、礦井立井提升主要有兩中方式：單繩纏繞提升系統(tǒng)和多繩摩擦提升系統(tǒng)。同單繩纏繞提升機想比多繩摩擦提升具有以下優(yōu)點：</p><p><b>　　安全可靠</b></p><p>　　可以選用直徑較細的提升鋼絲繩，并使主導輪直徑降低。</p><p>　　偶數(shù)鋼絲繩，采用相同數(shù)量的左右捻可以抵消鋼絲繩在運行中產(chǎn)生的扭力。</p><

3、;p>　　改善了鋼絲繩的彎曲受力狀況。</p><p>　　特別適合大提升量、大井深提升。</p><p>　　不過多繩摩擦提升機是依靠提升鋼絲繩在主導輪的襯墊間產(chǎn)生的摩擦力進行提升的，所以提升鋼絲繩在襯墊上沒有滑動現(xiàn)象是保證提升設備安全運行的最重要條件。</p><p>　　但隨著科學技術的日趨發(fā)展，提升機的控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)已日趨完善，因而，多繩摩擦式提升機必

4、將更多地取代纏繞式提升機。從1938年開始使用第一臺多繩提升機，到1948年以前，全世界總共有六臺多繩摩擦式提升機在運轉，到1959年未，已經(jīng)有240多臺。而近些年來，使用多繩提升機的國家已經(jīng)越來越多。</p><p>　　本次設計的課題為《煤礦主井提升機的選型設計》。通過這次設計，我除了要對煤礦提升系統(tǒng)所用的重要設備的選型、特點有初步的了解，還要在設計的過程中運用自己在大學四年里所學到的知識，完成這次設計。充分

5、實現(xiàn)理論與實踐想結合，一發(fā)面對自己四年所學的知識進行一次全方位的溫習，另一方面也為以后參加工作打下堅實的基礎。同時在滿足生產(chǎn)的條件下，盡可能降低成本，并能滿足一定的富裕系數(shù)而且達到以下的任務及要求：</p><p>　　1）提升容器的的設計計算；</p><p>　　2）鋼絲繩的計算和選擇；</p><p>　　3）提升機的天輪、主導向輪的確定；</p>

6、<p>　　4）提升系統(tǒng)的運動學及動力學分析和計算；</p><p>　　5）畢業(yè)設計說明書的編寫</p><p>　　6）提升機機房平面布置圖、提升系統(tǒng)圖的繪制</p><p>　　關鍵詞：提升機 多繩摩擦式 選型</p><p>　　Abstract </p><p><b&g

7、t;　　前 言</b></p><p>　　畢業(yè)設計作為對我們大學四年所學知識的綜合性檢驗，作為大學生走向工作崗位前的一項系統(tǒng)性訓練，具有重要意義。它不僅是培養(yǎng)學生綜合運用所學理論知識和技能，解決實際問題能力的重要環(huán)節(jié)之一，而且是衡量畢業(yè)生是否達到相應學力層次的重要依據(jù)。它將總結學生的專業(yè)基礎和專業(yè)技術的學習成果,鍛煉和開發(fā)學生的綜合運用能力.，因而是由理論走向實踐必不可少的臺階。<

8、/p><p>　　本次畢業(yè)設計的主題是對煤礦主井提升機的選型設計。礦山提升機是礦山大型固定機械之一，也是煤礦重要設備之一，俗有 “ 礦井咽喉”之稱;其擔負著沿井筒提升煤炭、研石，下放材料及升降人員和設備的任務，它的工作狀態(tài)直接關系到整個礦井的安全生產(chǎn)。通過在淮南的新莊孜煤礦幾天的參觀實習，使我對煤礦主井的提升設備（主要是提升機）有了一個從感性到理性的了解。礦井提升機主要包括單繩纏繞式和多繩摩擦式兩種。而多繩摩擦式提升

9、機又分為兩種類型:一種稱為塔式多繩摩擦提升機;一種稱落地式多繩摩擦提升機。通過這次畢業(yè)實習及平時上課時老師的講解，因而使得我在這次畢業(yè)設計中能夠更好的把握要點，進行設計。</p><p>　　本設計說明書主要有九章。包括從提升機的容器選擇、鋼絲繩的選擇、導向輪天輪的相對位置、以及電動機的選擇和校核等多方面對提升機所進行的一個系統(tǒng)性設計。</p><p>　　在該次設計中承蒙張安寧老師、梁超

10、老師、尹中會老師的審查并提供了許多寶貴意見和資料。同時在畢業(yè)實習過程中，也得到了各實習單位的部門領導，和各車間領導與技術人員，師傅們的幫助。在此一并表示感謝。</p><p>　　由于編者水平所限及設計時間倉促，書中不足及錯漏之處在所難免，敬請各位老師和讀者批評指正。</p><p>　　1． 提升方案的確定及提升設備的選型</p><p>　　1.1、提升方案的確

11、定</p><p>　　礦井提升運輸是采煤生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。井下各工作面采掘下來的煤或矸石，由運輸設備經(jīng)井下巷道運到井底車場，然后再用提升設備提至地面。人員的升降，材料，設備的輸送，也都要通過提升設備來完成?！斑\輸是礦井的動脈，提升是咽喉”形象的描述了提升運輸系統(tǒng)的工作過程與重要作用。因而在選擇提升設備之前，首先應確定合理的提升方式，這對提升設備的選型，對礦山的基礎投資，生產(chǎn)能力，生產(chǎn)效率及噸煤成本都有直接的

12、影響，在具體設計工作中，要根據(jù)礦井的具體條件，提出若干可行方案，然后對基建投資，運轉費用，技術的先進性諸方面進行技術比較，同時還要考慮到我國提升設備的生產(chǎn)及供應情況，才能決定比較合理的方案。</p><p>　　多繩摩擦式提升與單繩纏繞式提升比較，其主要優(yōu)點是：</p><p>　　1、提升高度不受滾筒容繩量的限制，適用于深井提升；</p><p>　　2、載荷是由

13、數(shù)根鋼絲繩承擔，故鋼絲繩直徑載荷下單繩提升??；</p><p>　　3、摩擦掄直徑顯著減?。?lt;/p><p>　　4、由于摩擦輪的直徑小，回轉力矩減小，在提升載荷相同的情況下，多繩摩擦式提升機的質(zhì)量比單繩纏繞式小1/4~1/5提升電動機的容量和耗電量也相應降低，設備的效率高。</p><p>　　5、摩擦輪的直徑較小，在相同的速度下，可以使用轉速較高的電動機和較小的

14、減速箱。</p><p>　　6、鋼絲繩是搭放在摩擦輪上，減小鋼絲繩的彎曲次數(shù)，改善了鋼絲繩的工作條</p><p><b>　　件。</b></p><p>　　7、采用偶數(shù)根鋼絲繩，鋼絲繩的捻向是左右捻各半，消除了提升容器在提升過程中的轉動，減小了容器的罐耳對罐道的摩擦阻力。</p><p>　　8、數(shù)根鋼絲繩同承受

15、載荷，提升工作的安全性大為提高，世界各國的運行經(jīng)驗表明，數(shù)根鋼絲繩同時被拉斷的可能性極小，因此可以不再使用防墜器，從而減小了提升容器的重量。</p><p>　　正是由于以上優(yōu)點，多繩摩擦提升機在世界范圍內(nèi)得到廣泛應用，因而根據(jù)上述等情況本設計決定采用多繩摩擦式提升系統(tǒng)。</p><p>　　1.2、選型設計的主要內(nèi)容</p><p>　　1.2.1 設計的依據(jù)&

16、lt;/p><p>　　1. 設計要求：設計年產(chǎn)量：An=120萬噸</p><p>　　2. 工作制度：年工作日=300，日工作小時=14小時</p><p>　　3. 礦井深度：Hs=450m</p><p>　　4. 卸載水平與井口的高差：=18m</p><p>　　5. 裝載水平與井下運輸水平的高差：H

17、z=32m</p><p>　　6. 散煤容重：=0.95t/m3</p><p>　　7 提升方式：落地式多繩摩擦提升</p><p>　　1.2.2 設計的主要內(nèi)容</p><p>　　1. 計算并選擇提升容器</p><p>　　2. 計算并選擇鋼絲繩</p><p>　　3.

18、 計算滾筒直徑并選擇提升機和天輪</p><p>　　4. 提升機與井筒相對位置的計算</p><p>　　5. 提升機運動學及動力學計算</p><p>　　6. 電動機的功率驗算</p><p>　　7. 計算噸煤電耗及效率</p><p>　　8. 多繩摩擦提升機的防滑驗算</p><

19、;p>　　1.3、落地式多繩摩擦提升系統(tǒng)的組成及工作原理</p><p>　　1.3.1 提升系統(tǒng)的組成</p><p>　　礦井提升設備的主要組成部分包括：提升機、提升鋼絲繩、提升容器、天輪、井</p><p>　　架以及裝卸載附屬設備。</p><p>　　1.3.2 提升設備的工作原理</p><p>

20、　　圖1-1為豎井箕斗提升系統(tǒng)示意圖。井下的煤車通過井底車場巷道中的翻籠（翻車機）將煤卸入井下煤倉9中，再通過裝載設備11將煤裝入停在井底的箕斗4中。此時，另一條鋼絲繩所懸掛的箕斗則位于井架3上的卸載曲軌5內(nèi)，將煤卸入井口煤倉6中。兩個箕斗也是通過兩條鋼絲繩繞過天輪，由提升機滾筒帶動在井筒中作上下往復運動，進行提升工作，從而完成提升任務。</p><p>　　圖1-1 豎井基斗提升系統(tǒng)原理圖</p>

21、<p>　　1- 提升機；2-天輪； 3-井架；4-箕斗；5-卸載曲軌；6-井口煤倉</p><p>　　7- 鋼絲繩；8-翻車機；9-井底煤倉；10-給煤機11-裝載設備</p><p><b>　　2．提升容器的選擇</b></p><p>　　提升容器是直接裝運煤炭、礦石、矸石、人員、材料、及設備的工具。主要有箕斗、罐籠、

22、礦車、斜井人車、和吊桶五種。其中礦車和斜井人車主要用于斜井，吊桶是立井鑿井時使用的提升容器，箕斗和罐籠在礦井中應用最多?？紤]到設計任務的設計參數(shù)以及經(jīng)濟效果和礦井的實際情況，在這兒首選箕斗提升。</p><p>　　選擇箕斗即確定一次提升量是整個選型設計的基礎，可用不同的方法選擇箕斗。但目前“一次合理提升量法”最常用，起步驟為：</p><p>　　2.1、確定合理的經(jīng)濟速度</p&

23、gt;<p>　　= (0.3~0.5); ——公式2-1</p><p>　　式中：H —— 提升高度，m；H= ——公式2-2</p><p>　　—— 卸載高度，m；=18m</p><p>　　Hz—— 裝載高度，m；Hz=32m </p>&l

24、t;p>　　Hs—— 礦井深度，m；Hs=450m</p><p>　　一般情況下多取中間值進行設計，即</p><p><b>　　=0.4,</b></p><p><b>　　=0.4=8.94</b></p><p>　　2.2、根據(jù)經(jīng)濟提升速度，估算一次提升循環(huán)時間</p>

25、;<p>　　=+ + ——公式2-3</p><p><b>　　=+10+12</b></p><p><b>　　=89.10s</b></p><p>　　式中：—— 提升加速度；在以下范圍內(nèi)選取，升降人員時，升降物料時，這里取</p><p>　　——

26、 箕斗在卸載曲軸內(nèi)爬行時間，可暫取=10s</p><p>　　—— 休止時間，箕斗休止時間按參考資料《礦井提升設備》中的規(guī)格表</p><p><b>　　這里暫取</b></p><p>　　表2—1 箕斗休止時間</p><p>　　2.3、確定一次合理提升量</p><p>　　根據(jù)礦井年

27、產(chǎn)量及估算出的一次提升循環(huán)時間，即可求出一次合理的提升量為：</p><p>　　，t/次 ——公式2-4</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=9.76t/次</b></p><p>　　式中： An——礦井年產(chǎn)量，t/年；</p>

28、<p>　　C ——提升不均衡系數(shù)，對于主井提升設備，箕斗提升C=1.15，罐籠提升C=1.2，混合提升C=1.25</p><p>　　——提升富裕系數(shù)，主井提升設備對第一水平應留有1.2的富裕系數(shù)</p><p>　　——提升設備年工作日，=300天 </p><p>　　r ——提升設備的日工作小時，r=14小時</p><p&g

29、t;　　2.4、選擇標準箕斗</p><p>　　根據(jù)計算出的一次合理的經(jīng)濟提升量，查箕斗規(guī)格表，選擇標準箕斗。在不加大提升機規(guī)格條件下可優(yōu)先考慮選用較大容量的箕斗。通過比較這里試選擇JDS-12/110×4型箕斗。</p><p>　　2.5、核算箕斗一次合理提升量</p><p><b>　　——公式2-5</b></p&g

30、t;<p>　　=0.95×13.2</p><p><b>　　=12.54噸</b></p><p>　　式中：——箕斗的容積,m3</p><p><b>　　——煤的松散比重</b></p><p>　　由計算可得所選箕斗合格滿足要求，所選取的箕斗其型號和技術參數(shù)如下

31、：</p><p><b>　　表2—2</b></p><p>　　本次設計采用的是同側裝卸式箕斗的優(yōu)點在于，裝卸方便，有利于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，有效的提高了生產(chǎn)效率，同時箕斗休止時間取12秒。</p><p>　　2.6、根據(jù)所選的箕斗型號，計算一次提升循環(huán)所需要的時間</p><p><b>　　——公式2-

32、6</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=114.50s</b></p><p>　　式中：Q——箕斗的一次合理提升量</p><p>　　2.7、計算實際提升速度v</p><p>　　將上面所求得的時間帶入可得提升機的實

33、際速度為：</p><p>　　，m/s ——公式2-7</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=5.87m/s　</b></p><p>　　v是選擇提升機標準速度的一個依據(jù),按v在提升機技術性能表中選用相近的標準速度。</p><p>　　

34、3. 提升鋼絲繩的選擇計算</p><p>　　3.1、主提升鋼絲繩的選擇</p><p>　　提升鋼絲繩的用途是懸吊提升容器并傳遞動力。當提升機運轉時通過鋼絲繩帶動容器沿井筒運動，所以鋼絲繩是礦山提升設備的一個重要組成部分，它對礦井提升的安全和經(jīng)濟運轉起著重要作用。由于鋼絲繩的種類很多，其用途和工作環(huán)境也各不同，考慮到各種原因，所以多繩摩擦提升機的主提升鋼絲繩最好選用鍍鋅三角股鋼絲繩，因

35、三角股鋼絲繩表面圓整光滑耐磨，而疲勞性能好，壽命長，有利于提高摩擦襯墊的使用壽命和改善防滑條件，主提升鋼絲繩用數(shù)一般為偶數(shù)根，根據(jù)我國煤礦的使用經(jīng)驗，最好采用四根或者是六根，優(yōu)先采用四根，為減少提升過程中的橫向旋轉，所用的主繩應半數(shù)左捻，半數(shù)右捻，并且交錯排列懸掛。</p><p>　　3.1.1、多繩提升的主提升鋼絲繩需要的每米的質(zhì)量為：</p><p><b>　　——公式3

36、-1</b></p><p><b>　　=　</b></p><p><b>　　=　　　　</b></p><p>　　式中：——一次提升貨載重量，；</p><p>　　——主提升鋼絲繩的根數(shù)；</p><p>　　——主提升鋼絲繩的公稱抗拉強度，取＝140

37、0Mpa；　　　　　　　</p><p>　　——鋼絲繩密度，三角股鋼絲繩的密度為9700　</p><p>　　——鋼絲繩的懸垂長度， = 500 +10 +33.7 = 543.7 m　</p><p><b>　　——提升高度</b></p><p><b>　　——</b></p>

38、;<p><b>　　=　</b></p><p><b>　　——卸載高度</b></p><p>　　——箕斗箱高度，可按下式計算：</p><p>　　＝－＝　　　　　　　</p><p>　　——箕斗全高 （14450mm）</p><p>　　——

39、連接裝置的高度（3750mm）</p><p><b>　　——尾繩環(huán)的高度</b></p><p><b>　　=+=m</b></p><p>　　——過卷高度，是指容器從正常卸載位置提升到容器的任一部分與天輪緣時所走的距離。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：立井提升的過卷高度和過放距離，對于罐籠和箕斗提升，不得小于下表所列數(shù)值：

40、</p><p>　　表3-1 過卷高度和過放距離</p><p>　　這里取過卷高度Hg=8.5 </p><p>　　——防撞梁底至導向梁底層面的高度 =11.25</p><p>　　——導向輪中心高出導向輪層面的高度</p><p>　　——鋼絲繩安全系數(shù),對于多繩用的新鋼絲繩《煤礦安全規(guī)

41、程》規(guī)定,當專為升降物料時：=6.93這里取=7.0</p><p>　　計算出以后，從鋼絲繩規(guī)格表中選取與其接近的標準鋼絲繩。根據(jù)附表I—17選取股—32—1470—特—甲—鍍—左，右捻各兩根，破斷拉力總和668537㎏單位重量4.53㎏/m </p><p>　　3.1.2、鋼絲繩安全系數(shù)的校驗：</p><p>　?。健　　　　　　?—

42、—公式3-2</p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　=7.41></b></p><p>　　故所選的鋼絲繩校驗合格，符合要求。</p><p>　　式中：——所選鋼絲繩所有鋼絲的破斷拉力之和</p><p>　　一次提升的貨載的重力&l

43、t;/p><p><b>　　容器的自重</b></p><p><b>　　鋼絲繩每米的重力</b></p><p><b>　　3.2、尾繩的選擇</b></p><p>　　平衡尾繩是為了平衡提升鋼絲繩的重力設置的，由于它負擔自重而無其他的載荷，因此對材料的抗拉強度無特殊要求

44、，但為了安全而要求它具有旋轉不旋轉等特點，因此以前長采用扁鋼絲繩，但扁鋼絲繩制作效率低，價格貴，目前我國大多數(shù)礦井改用不旋轉的圓股鋼絲繩，作平衡尾繩。</p><p>　　作平衡尾繩的鋼絲繩，其抗拉強度可選用的。</p><p>　　我國廣泛的采用的等重尾繩的單位長度的質(zhì)量為：</p><p><b>　　——公式3-3</b></p&g

45、t;<p><b>　　=</b></p><p><b>　　=7.6㎏/m</b></p><p>　　根據(jù)計算出來的尾繩單位質(zhì)量，查鋼絲繩規(guī)格表，選取6×37圓股鋼絲繩。</p><p><b>　　尾繩的長度計算</b></p><p>　　H尾

46、＝ ——公式3-4</p><p>　　=2×10+500=520m</p><p>　　3.3、所選擇的鋼絲繩和尾繩的型號與技術參數(shù)如下表：</p><p><b>　　表3-2</b></p><p>　　4.提升機主導向輪和天輪的選擇</p><p>　

47、　4.1、主導向輪的計算與選型</p><p>　　4.1.1、摩擦輪的直徑計算　　</p><p>　　摩擦輪直徑的計算原則與單繩纏繞式提升機相同，即，使鋼絲繩在摩擦輪上的彎曲應力較小為主要原則。</p><p><b>　　有導向輪時：　</b></p><p><b>　　無導向輪時： </b&

48、gt;</p><p>　　落地式多繩摩擦提升機的選型應按有導向輪計算，即：</p><p>　　4.1.2、提升系統(tǒng)的最大靜張力和最大靜張力差的計算：</p><p><b>　　最大靜張力差為：</b></p><p><b>　　——公式4-1</b></p><p>

49、　　=316581.6N</p><p><b>　　最大靜張力差為：</b></p><p><b>　　——公式4-2</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=123872N</b></p><

50、p>　　式中：——不平衡系數(shù)</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=-0.2×9.8=-1.96</p><p>　　根據(jù)計算所得的查多繩摩擦提升機規(guī)格表選擇提升機，其型號與技術參數(shù)如下：</p><p><b>　　表4-1</b></p>&

51、lt;p>　　4.1.3.驗算主導向輪襯墊的比壓，由于采用四繩系統(tǒng)，比壓用下式計算： </p><p><b>　　——公式4-3</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中：——提煤上升繩股的靜張力</p><p><b>　　——公式4-4</

52、b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　——提煤下降繩股的靜張力</p><p><b>　　——公式4-5</b></p><p>　　上述實際比壓小于橡膠類襯墊允許比壓值14kg/cm2，更小于塑料襯墊允許值20kg/cm2。無論采用何種襯墊都符合要求。本設計綜合

53、實用和經(jīng)濟的情況，決定采用橡膠聚氨酯摩擦材料。</p><p>　　4.2、天輪（多繩導向輪）的選擇</p><p>　　根據(jù)主導輪的的型號，選取與之配合的天輪其型號為，其主要參數(shù)如下：</p><p><b>　　表4-2</b></p><p>　　5．提升機與井筒的相對位置的計算</p><p&

54、gt;　　提升機對于井筒的相對位置，系根據(jù)卸載作業(yè)的方便，地面運輸?shù)暮喕约霸O備運行的安全而定。所有這些都應在礦井工業(yè)廣場的總體布置中解決。</p><p><b>　　5.1、井架高度</b></p><p>　　井口水平至下天輪軸心的距離：</p><p><b>　　——公式5-1</b></p>&l

55、t;p>　　式中：——防撞梁離下天輪中心的距離</p><p>　　為了計算井架的高度，需先確定上下兩組天輪的中心距e，e值取的過大，以致兩條鋼絲繩弦互相平行，主導輪的圍包角只能是180度，這時如欲增大圍包角防止鋼絲　</p><p>　　繩打滑時，必須在主導輪的出繩附近加設導向輪。這不僅使系統(tǒng)復雜，且增大了維護的　</p><p>　　工作量。如值取的過小，

56、增加圍包角是其優(yōu)點，但在井架附近的上下兩條鋼絲繩弦距離過近，運轉中如果繩弦振動而使兩繩相互碰撞也是極不安全的。考慮如上因素后，本方案取e=5m，從而井架高度為:</p><p><b>　　——公式5-2</b></p><p>　　5.2、卷筒中心線至井筒中心線的水平距離</p><p>　　確定原則：提升機房基礎不與井架基礎想接觸，避免由于

57、井架震動，引起提升機房及提升機房基礎的震動和損壞。因而其最小距離應滿足經(jīng)驗公式：</p><p><b>　　——公式5-3</b></p><p>　　式中： D——卷筒直徑，m</p><p><b>　　這里取m</b></p><p>　　5.3、鋼絲繩的弦長的計算</p>&

58、lt;p>　　鋼絲繩弦長是指與卷筒接觸點與天輪接觸點的距離。根據(jù)理論研究，鋼絲繩弦橫向振動的自振頻率與繩弦長度及提升高度有關。主要決定于繩弦長度，當超過60m時，其自振頻率與提升機卷筒轉動產(chǎn)生的任何規(guī)則沖擊，通常都可能激發(fā)繩弦產(chǎn)生激烈的橫向振動，因而通常限制弦長在60m以內(nèi)。</p><p>　　對弦長計算，一般采用以下公式：</p><p><b>　　下弦長：<

59、/b></p><p>　　——公式5-4　　　　　　　　　　　</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中：——主導向輪高出井口水平的距離?。?.5m</p><p>　　——兩箕斗中心距離中心距離，查箕斗

60、規(guī)格表可知＝2.1m</p><p><b>　　上弦長：</b></p><p><b>　　——公式5-5</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　當弦長因特殊

61、原因超過60m時，可在地面適當?shù)胤郊釉O拖繩輪以減少繩弦振動。</p><p>　　5.4、鋼絲繩的仰角：</p><p>　　鋼絲繩弦對水平線所構成的仰角，應按提升技術要求的規(guī)定值檢驗。JK系列提升機曾限定下出繩角不得小于，這是考慮下出繩角過小時，鋼絲繩有可能與提升機基礎相接觸，造成鋼絲繩磨損。</p><p>　　上出繩角：

62、 ——公式5-6</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　下出繩角： ——公式5-7</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=<

63、;/b></p><p>　　由上計算可知：下出角遠大于，故鋼絲繩不會接觸提升機的機架或基礎，所以不會對鋼絲繩造成磨損。 </p><p>　　5.5、鋼絲繩繞過主導輪的實際圍包角，</p><p><b>　　上下出繩角差：</b></p><p><b>　　——公式5-8</b><

64、;/p><p><b>　　= </b></p><p>　　故鋼絲繩繞過主導輪的實際圍包角為： 弧度</p><p>　　由以上計算可得提升機的井筒及其天輪的相對位置圖如下：</p><p>　　圖5-1 天輪及井架位置圖</p><p>　　6．運動學及動力學計算</p>&

65、lt;p>　　6.1、預選提升機電動機</p><p>　　為了對提升設備進行動力學計算，應預選提升電動機。在進行提升設備的方案比較時，也需要初步選擇電動機。</p><p>　　礦井提升電動機有交流和直流兩類。本次初步方案選用直流電動機拖動，直流拖動的優(yōu)點是調(diào)速性能好、電耗小、易于自動化。</p><p>　　初選電動機的依據(jù)是：電動機的功率，轉數(shù)及電壓等級

66、三個方面的要求：</p><p>　　6.1.1電動機的估算功率：</p><p><b>　　——公式6-1</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?100</b></p><p>　　式中：——提升電動機的估算

67、功率,</p><p>　　——前面計算的提升機提供的速度,m/s</p><p>　　——礦井阻力系數(shù)，箕斗提升</p><p>　　——考慮到提升系統(tǒng)運轉時，有加減速度及鋼絲繩應力等因素，影響系數(shù)，箕斗提升～，這里取</p><p>　　——聯(lián)軸器效率，由于本系統(tǒng)采用電動機與提升機直接相聯(lián)，采用鋼性聯(lián)軸器。　</p><

68、;p>　　6.1.2電動機的估算轉數(shù)：</p><p><b>　　——公式6-2</b></p><p>　　根據(jù)計算出來的與，選擇電機的型號為：，額定功率為：，選擇額定轉數(shù)，轉動慣量，過載系數(shù) </p><p>　　6.1.3 確定提升機的實際最大提升速度</p><p><b>　　——公式6-3&

69、lt;/b></p><p>　　最大提升速度要供《煤礦安全規(guī)程的限制》，對于立井升降物料時，最大提升速度不得超過下式求得的數(shù)值：</p><p><b>　　；　</b></p><p>　　故所選的電動機符合《煤礦安全規(guī)程》的限制，故所選的電機符合要求。所選的電動機的型號和技術參數(shù)如下</p><p><

70、b>　　表6-1</b></p><p>　　6.2、為計算總變位質(zhì)量，我們可首先分別計算出各運動部件的變位質(zhì)量。然后相加即可，各運動部件的質(zhì)量的變位原則，必須保證該部件在變位前后的功能相等。</p><p>　　6.2.1、提升系統(tǒng)中有三部分作直線運動，既提升載荷，提升容器和提升鋼絲繩，他們直接作用于滾筒圓周上，其速度和加速度就是滾筒周圍上的速度和加速度。所以不用變位，

71、它們本身的質(zhì)量就是變位質(zhì)量。</p><p>　　直線運動部分的變位質(zhì)量為：</p><p><b>　　——公式6-4</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　式中：——一根鋼絲繩總長

72、度, ；</p><p><b>　　——公式6-5</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　——尾繩長度,m</b></p><p>　　6.2.2、提升

73、系統(tǒng)還有三部分作旋轉運動，即提升機，天輪和電動機轉子，在提升過程中這些部件各運動質(zhì)點都圍繞自己的軸，以不同的回轉半徑和回轉速度旋轉，需要把它們變位到滾筒圓周上，則各部件變位后的質(zhì)量值就不等于它們原來的數(shù)值。提升機的變位質(zhì)量和天輪的變位質(zhì)量可以在它們的技術參數(shù)規(guī)格表中查出，不必計算，只有電動機轉子的變位質(zhì)量需要計算。</p><p>　　電動機轉子的變位質(zhì)量，由下式計算求得：</p><p>

74、;<b>　　——公式6-6</b></p><p>　　式中：——電動機轉子的轉動慣量, ，</p><p>　　——提升機滾筒的半徑, m</p><p>　　6.2.3、則提升系統(tǒng)中的變位質(zhì)量：</p><p><b>　　——公式6-7</b></p><p>　　

75、6.3、提升設備的運動學計算</p><p>　　6.3.1、提升設備的運行規(guī)律</p><p>　　提升設備的運行狀態(tài)，主要取決于提升容器在井筒中的運行規(guī)律，而容器的運行規(guī)律與容器的類型及控制方法等有密切關系。</p><p>　　6.3.2、提升加速度的確定</p><p>　　1、箕斗提升初加速度的確定</p><p

76、>　　為了保證提升開始時空箕斗對卸載曲軌及井架的沖擊不致過大，箕斗離開卸載曲軌時的速度被限制在，所以加速度為：</p><p><b>　　——公式6-8</b></p><p>　　目前大量通用的箕斗卸載曲軌行程為，所以加速度為：</p><p>　　故箕斗的提升初速度取</p><p><b>　　2

77、、主加速度的確定</b></p><p>　　主加速度是按經(jīng)濟的原則來確定的，主加速度的大小受《煤礦安全規(guī)程》，減速箱強度，電動機過負荷能力三方面的限制，本系統(tǒng)沒有減速箱所以只從《煤礦安全規(guī)程》 </p><p>　　和電動機的過負荷能力兩方面考慮。</p><p>　?。?）、《煤礦安全規(guī)程》中提升加減速度的限制：一般在豎井升降物料，加速度最大不能超

78、過1.2m/s2</p><p>　?。?）、按電動機的過負荷能力來確定，電動機的最大平均出力應大于或等于加減速階段實際所需的最大出力，即：</p><p><b>　　——公式6-9</b></p><p><b>　　即</b></p><p>　　式中：——電動機的額定出力，N</p&g

79、t;<p><b>　　——公式6-10</b></p><p><b>　　綜合兩種情況取</b></p><p><b>　　3、減速度的確定</b></p><p>　　根據(jù)實際情況及安全性考慮，本系統(tǒng)決采用電氣制動與機械制動相結合的制動方法來完成提升系統(tǒng)的制動，所以減速度的大小要

80、符合機械制動和電氣制動兩方面的要求。</p><p>　　（1）、采用機械制動減速時，為了避免閘瓦過度發(fā)熱和磨損，制動力應不大于0.3Q即：</p><p><b>　　——公式6-11</b></p><p>　　即： </p><p>　?。?）、采用電器制動，是用電動機緩慢

81、減速，即電動機的轉子附加電阻再逐級接入轉子回路，使電動機在較軟的人工特性上運行。為了能較好地控制電機，這時出力應不小于35%的額定值，即：</p><p><b>　　——公式6-12</b></p><p>　　所以當采用電動機減速方式時，其減速度為：</p><p>　　根據(jù)以上計算的兩個結果，綜合實際情況選取</p><

82、;p>　　6.3.3、速度圖參數(shù)的計算</p><p>　　速度圖是驗算設備的提升能力，選擇提升機控制設備及動力學計算的基礎。各類速度圖的計算方法大致相同。</p><p>　　卸載曲軌中初加速度時間：</p><p><b>　　——公式6-13</b></p><p>　　箕斗在卸載曲軌的行程：</p&g

83、t;<p><b>　　主加速時間：</b></p><p><b>　　——公式6-14</b></p><p><b>　　主加速階段行程：</b></p><p><b>　　——公式6-15</b></p><p><b>

84、　　主減速階段時間：</b></p><p><b>　　——公式6-16</b></p><p><b>　　主減速階段行程：</b></p><p><b>　　——公式6-17</b></p><p><b>　　爬行時間：</b><

85、;/p><p><b>　　——公式6-18</b></p><p><b>　　式中、從下表中查出</b></p><p><b>　　表6-2</b></p><p>　　抱閘時間，可定為1s，行程很小，可考慮包括在爬行距離內(nèi)不另行計算，減速度一般取1m/s2</p>

86、;<p><b>　　等速階段的行程：</b></p><p><b>　　——公式6-19</b></p><p><b>　　等速階段的時間：</b></p><p><b>　　——公式6-20</b></p><p>　　11、一次提

87、升循環(huán)時間：</p><p><b>　　——公式6-21</b></p><p>　　6.4、提升設備動力學計算</p><p>　　提升開始時，，故拖動力：</p><p><b>　　——公式6-22</b></p><p>　　出曲軌時：，故拖動力：</p>

88、;<p>　　主加速階段開始，，故拖動力：</p><p><b>　　——公式6-23</b></p><p>　　主加速階段結束，，故拖動力：</p><p>　　等速階段開始，，故拖動力：</p><p><b>　　——公式6-24</b></p><p&g

89、t;　　等速階段結束，，故拖動力：</p><p>　　減速階段開始，，故拖動力：</p><p><b>　　——公式6-25</b></p><p>　　減速階段結束，，故拖動力：</p><p>　　爬行階段開始，，故拖動力：</p><p><b>　　——公式6-26</

90、b></p><p>　　爬行階段結束，，故拖動力：</p><p>　　根據(jù)以上的計算結果，繪出箕斗提升速度圖和力圖。</p><p>　　圖6-1箕斗提升速度圖</p><p>　　圖6-2箕斗提升受力圖</p><p>　　7．電動機功率的驗算</p><p>　　7.1、提升機等效

91、容量的計算：</p><p>　　有了提升工作圖后，就可以對預選的電動機進行功率校核，對提升設備進行電耗幾效率的計算。本章進行的是對電動機功率的驗算。</p><p>　　7.1.1、等效時間的計算：</p><p>　　對于自帶風扇裝置的電動機，其散熱條件則與電機轉數(shù)有關，轉數(shù)高時風扇散熱條件好，低時散熱條件差，休止時間散熱條件最差。故對于自帶扇風裝置電動機的等效

92、時間為： </p><p><b>　　——公式7-1</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。絪</b></p><p>　　式中：——考慮電機在低速運轉時的散熱不良系數(shù)，一般取</p><p><b>

93、　　交流電機：；</b></p><p><b>　　直流電機：；</b></p><p>　　——考慮停車間歇時間的散熱不良系數(shù)，一般取</p><p><b>　　交流電機：；</b></p><p><b>　　直流電機：；</b></p>&l

94、t;p>　　7.1.2、等效力的計算</p><p>　　在一次提升過程中，由于拖動力和速度不同，因此電動機繞組中的電流和產(chǎn)生的熱量也不一樣，為了簡化，用一個定負荷下運轉時的固定力和最大提升速度，作為選擇電動機容量的依據(jù)，這個固定力叫做等效力。</p><p>　　＝＝ ——公式7-2</p><p><b>　　上式：</b&

95、gt;</p><p><b>　　——公式7-3</b></p><p><b>　?。絅</b></p><p>　　等效容量： ——公式7-4</p><p>　　7.2、電動機功率的驗算</p><p>　　根據(jù)以上計算出電動機的等

96、效容量后，需按如下兩個條件來驗算前面初選的電動機的容量是否合適。</p><p>　　1、按電動機允許發(fā)熱條件應滿足：</p><p>　?。?既： 1221kw1250kw</p><p>　　式中——初選電動機的額定功率</p><p>　　2、按正常運行時電動機過負荷能力應滿足：</p><p&g

97、t;　　即：　　　　 　　</p><p>　　式中： ——為提升過程中電動機承受的最大負荷，即等于主加速度階段的拖動力F1</p><p>　　——為上面已經(jīng)算過的電動機的額定出力</p><p>　　按上述兩種條件驗算時，所選的電動機均符合要求，故所選的電動機合格。</p><p>　　8．提升設備電耗及

98、效率計算</p><p>　　8.1、 一次提升電耗為：</p><p>　　，J/次 ——公式8-1</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　＝J</b></p><p>　　式中：——考慮提升機的附屬設備（如潤滑油泵、

99、制動油泵、磁力站、動力制動電源裝置等）耗電量的附加系數(shù)；</p><p><b>　　——減速器效率；</b></p><p><b>　　——電動機效率；</b></p><p><b>　　積分式：</b></p><p><b>　　——公式8-2</b&

100、gt;</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=N</b></p><p>　　利用上式計算時，應注意以下幾點：</p><p>　　1、如果減速器階段采用自由滑行或機械制動減速時，因提升電動機已切斷電源，其定子繞組內(nèi)無電流通過，不消耗電能，故減速階段力與不應計入。只在

101、采用電動機減速方式與電氣制動減速時才計入。</p><p>　　2、爬行階段，當采用脈動爬行時，爬行階段的拖動力與應計入。</p><p>　　8.2、 噸煤電耗及提升設備年電耗</p><p><b>　　——公式8-3</b></p><p>　　W年＝J ——公式8-4</p><p>

102、<b>　　一次提升有益電耗</b></p><p><b>　　——公式8-5</b></p><p>　　8.4、 提升設備效率</p><p>　　% ——公式8-6</p><p><b>　　=63﹪</b></p><

103、p>　　9．提升機的動防滑分析驗算</p><p>　　對于動防滑驗算，一般只驗算提升重物加速階段，提升重物緊急制動，下放重物緊急制動等三種情況的防滑安全系數(shù)。因而對于箕斗提升系統(tǒng)，因只上提貨載不下放貨載所以只進行上提貨載防滑驗算。因上面選取的主加速度大于，所以要進行動防滑系數(shù)驗算為基準，對于等重尾繩提升系統(tǒng)，分析得知，在提升加速度階段動防滑安全系數(shù)最小，即</p><p><

104、b>　　——公式9-1</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=1.251</b></p><p>　　式中： ——公式9-2</p><p><b>　　=</b&g

105、t;</p><p>　　=30304.2kg</p><p><b>　　——公式9-3</b></p><p>　　其中：，——導向輪的數(shù)目和變位質(zhì)量</p><p>　　由于導向輪在下放側更容易使鋼絲繩滑動，故應將，計入中，以便得到更低的防滑安全系數(shù)。</p><p>　　——下放側礦井阻力

106、，對于箕斗：</p><p><b>　　——公式9-4</b></p><p>　　——鋼絲繩與摩擦襯墊間的摩擦系數(shù)，一般取</p><p>　　——鋼絲繩在摩擦襯墊上的圍包角，為</p><p>　　我國《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》規(guī)定，動防滑安全系數(shù)，驗算所得的>1.25，故動防滑系數(shù)合格</p>&l